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CN101995660A - 导光板的设计方法 - Google Patents

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朱钧
赵燕
金国藩
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Tsinghua University
Hongfujin Precision Industry Shenzhen Co Ltd
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Abstract

一种导光板的设计方法，包括以下步骤：提供一导光板，该导光板包括一底面及一与该底面相对的出光面；建立一与所述出光面形状相同、大小相等且平行于该出光面的照明面，将该照明面分为n×m个照明区域，并相应地将所述导光板底面分为n×m个散射网点分布区域；在所述导光板底面的散射网点分布区域上分布初始散射网点；以及通过所述照明面的各个照明区域的光照度分布对所述导光板底面的各个散射网点分布区域的初始散射网点的分布进行至少一次优化处理。

Description

导光板的设计方法
技术领域
本发明涉及一种导光板的设计方法，尤其涉及一种具有散射网点的导光板的设计方法。
背景技术
液晶显示器具有轻、薄、耗电小等优点，其广泛应用于笔记本电脑、移动电话、个人数字助理等信息设备。由于液晶本身不具备发光特性，需要为其提供背光模组以实现其显示功能。
现有技术中，背光模组包括光源与导光板，光源相对于导光板的入光面设置，所述导光板引导从光源所发出光束的传输方向，将线光源或点光源转换成面光源。导光板是背光模组的核心部件，其主要作用在于合理引导光的散射方向，从而为液晶面板提供亮度高、均匀性好的面光源。导光板的好坏将直接影响到背光模组的性能。一般导光板的底面分布有多个散射网点，所述多个散射网点的作用是破坏光束在导光板内部传输的全反射条件，以及使光束散射以提高导光板出光均匀性，进而提升背光模组的整体性能。
影响导光板的光照度均匀性和出光亮度的主要因素在于其底面散射网点的形状和分布规律，因为散射网点的密度、大小、形状以及分布对导光板的光学性能有着直接的影响，散射网点的密度、大小、形状以及分布均可有不同设计以适应不同的背光模组。因此，散射网点分布的合理设计是提高导光板光学性能的主要途径。现有技术中，散射网点通常为规则分布。然而，由于每个散射网点并不是直接针对导光板出光面的光照度分布而确定，因此，采用规则分布散射网点的导光板具有较低的光照度均匀性。
发明内容
综上所述，确有必要提供一种导光板的设计方法，采用该方法设计的导光板具有较高光照度均匀性。
一种导光板的设计方法，包括以下步骤：提供一导光板，该导光板包括一底面及一与该底面相对的出光面；建立一与所述出光面形状相同、大小相等且平行于该出光面的照明面，将该照明面分为n×m个照明区域，并相应地将所述导光板底面分为n×m个散射网点分布区域；在所述导光板底面的散射网点分布区域上分布初始散射网点；以及通过所述照明面的各个照明区域的光照度分布对所述导光板底面的各个散射网点分布区域的初始散射网点的分布进行至少一次优化处理。
与现有技术相比，本发明提供的导光板设计方法具有以下优点：先建立一与该出光面对应的照明面，将该照明面分为n×m个照明区域，并相应地将所述导光板底面分为n×m个散射网点分布区域。然后在导光板底面的散射网点分布区域分布初始散射网点，并通过照明面的光照度分布相应调整导光板底面的散射网点，对导光板底面的散射网点分布进行优化处理。该方法可以使导光板具有较高的光照度均匀性。
附图说明
图1为本发明实施例中导光板设计方法的流程图。
图2为本发明实施例中未设散射网点的导光板结构示意图。
图3为本发明实施例中优化后的导光板底面散射网点分布的示意图。
图4为图1中的优化处理方法的流程图。
具体实施方式
以下将结合附图详细说明本发明实施例提供的导光板的设计方法。
请参阅图1至图3，本发明实施例提供一种导光板30的设计方法，所述方法包括以下步骤：
步骤一，提供一导光板30，该导光板30包括一底面32及一与该底面32相对的出光面34。
所述导光板30可以用于直下式背光模组，也可以用于侧置式背光模组。所述导光板30的长度、宽度、厚度不限，可以根据实际需要进行选择。所述导光板30的材料不限，可以为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)或玻璃等。本实施例中，所述导光板30用于直下式背光模组，该导光板30的材料为聚甲基丙烯酸甲酯，其折射率为1.49。该导光板30的长度为40毫米，宽度为40毫米，厚度为3毫米。该导光板30包括一底面32及一与该底面32相对的出光面34。由于直下式背光模组中光源(图未示)设置于导光板30的底面32中心位置处，所以该出光面34还进一步包括一个光反射部344，该反射部344为一凹向所述导光板底面32的圆锥形凹槽，该倒圆锥形凹槽设置在所述出光面34的中心区域，该倒圆锥形凹槽的底面半径为3.5毫米。可以理解，当所述导光板30用于侧置式背光模组时，光源(图未示)设置于导光板30的侧面，所以该导光板30的出光面34无需设置光反射部。
步骤二，建立一与所述出光面34形状相同、大小相等且平行于该出光面34的照明面36，将该照明面36分为n×m个照明区域(图未示)，并相应地将所述导光板底面32分为n×m个散射网点分布区域320。
所述照明面36可以为所述导光板30的出光面34，也可以为与该出光面34相隔一定距离的虚拟表面。当照明面36为与该出光面34相隔一定距离的虚拟表面时，该照明面36在该出光面34上的正投影与该出光面34重合。将该照明面36分为n×m个照明区域，并相应地将所述导光板底面32分为n×m个散射网点分布区域320。所述各个照明区域的大小可以相同或不同，其形状不限，优选为长方形或正方形。所述n与m为正整数，该n与m可以相等也可以不等。所述照明面36的各个照明区域在所述导光板底面32的正投影可以分别与所述底面32的各个散射网点分布区域320重合。通过该照明面36的各个照明区域的光照度分布可以反映导光板30的出光均匀性。
本实施例中，在与所述导光板30的出光面34相距10毫米之处建立一虚拟的照明面36。该照明面36与所述出光面34形状相同、大小相等且平行于该出光面34。将该照明面36分为n×m个形状相同且大小相等的照明区域，且n与m均为10，由于本实施例的导光板30的长与宽相等，所以各个照明区域均为正方形。即，所述导光板30的出光面34被分为100个形状相同且大小相等的正方形照明区域。相应地，将所述导光板底面32也分为100个形状相同且大小相等的正方形散射网点分布区域320，该100个照明区域与该导光板底面32的散射网点分布区域320形状相同、大小相等且投影重合
步骤三，在所述导光板底面32的散射网点分布区域320上分布初始散射网点。
所述在导光板底面32的散射网点分布区域320上可以随机分布、均匀分布或按照一定规律分布初始散射网点。所述每个散射网点分布区域320分布的初始散射网点数目可以相同或不同。当按照一定规律分布初始散射网点时，初始散射网点可以呈多个同心圆分布、呈多个同心正方形分布或以其他规律分布。通过分布具有一定规律的初始散射网点，可以使照明面36初始光照度分布具有较高的均匀性。
可以理解，分布初始散射网点前，还可以先对没有分布散射网点的导光板30进行光照模拟，获得照明面36的光照度分布。然后，根据照明面36的光照度分布在导光板底面32的每一相应的散射网点分布区域320上分布一定数量的散射网点。通过该方法分布的初始散射网点，可以使照明面36初始光照度分布具有较高的均匀性。
本实施例中，位于导光板底面32中心位置的四个散射网点分布区域320与反射部344相对，所以在该四个散射网点分布区域320不设置初始散射网点，以便光源发出的入射光(图未示)可以直接进入导光板30内部而不被散射网点散射。其他每个散射网点分布区域320均匀分布8×8个初始散射网点。
所述初始散射网点可为凸起、凹槽或凸起与凹槽的组合。所述初始散射网点的形状包括锥体、长方体、立方体、椭球、圆球及半球中的一种或多种。所述初始散射网点的粒径小于0.5毫米。所述初始散射网点也可为平面网点，如：圆形、椭圆形，方形、矩形、菱形等。所述初始散射网点的材料可以为油墨、钛系化合物或硅系化合物。本实施例中，所述初始散射网点为圆形平面网点，网点半径为0.15毫米，网点材料为油墨。
步骤四，对所述导光板底面32的初始散射网点的分布进行至少一次优化处理。
所述对导光板底面32的初始散射网点的分布进行优化处理的方法具体包括以下步骤：
首先，进行光照模拟，获得照明面36的光照度分布，进行光照度评价。
所述获得照明面36的光照度分布的方法包括测量法及计算机模拟法中的一种。所述获得照明面36的光照度分布包括以下步骤：获得照明面36的每一个照明区域的光照度；通过各个照明区域的光照度计算出所述照明面36的光照度的平均值以及各个照明区域的光照度与该平均值的差值。
其次，根据各个照明区域的光照度与该平均值的差值对所述导光板底面32相应的各个散射网点分布区域320中的散射网点分布进行优化处理，以提高所述导光板出光面34的光照度均匀性。
所述调整导光板底面32的散射网点进行优化处理的方法包括增加或减少散射网点的数量、改变散射网点的大小，形状和材料、以及调整散射网点位置中的一种或多种，尽量减少各个照明区域的光照度与所述光照度平均值的差值，以提高所述导光板出光面34的光照度均匀性。本实施例中，所述散射网点为圆形平面网点，通过调整每个散射网点的半径大小以达到优化处理的目的。
可以理解，根据各个照明区域的光照度与光照度平均值的差值对所述导光板底面32的各个散射网点分布区域320中的散射网点分布进行优化处理，可以获得具有高光照度均匀性的散射网点分布。当初始散射网点的分布确定后，所述对导光板30底面32的散射网点分布优化处理的次数越多，得到的散射网点分布所对应照明面36的光照度均匀性越高。本实施例中，对该散射网点分布进行优化处理后，所述照明面36的平均光照度为500勒克斯(LUX)，光照度均匀性可以达到80％以上，即，所述导光板出光面34的光照度均匀性可以达到80％以上。
请参阅图4，对初始散射网点优化处理的步骤通过计算机模型仿真实现。经过模型仿真后对散射网点进行光照度评价，如果光照度评价合格则输出结果，仿真结束。如果光照度评价不合格，则继续优化处理以保证获得具有高光照度均匀性的散射网点分布。
所述导光板30的设计方法通过计算机模拟的方法实现。先通过计算机模拟的方法得到具有均匀出光特性的散射网点分布，然后根据模拟结果制备导光板，再对该导光板进行测试可减小设计成本。
本发明实施例提供的导光板30的设计方法具有以下优点：第一，先建立一与该出光面34对应的照明面36，将该照明面36分为n×m个照明区域，并相应地将所述导光板底面32分为n×m个散射网点分布区域320。然后在导光板30底面32的散射网点分布区域320分布初始散射网点，并通过照明面36的光照度分布相应调整导光板底面32的散射网点，对导光板底面32的散射网点分布进行优化处理。该方法可以使导光板出光面34具有较高的光照度均匀性，该光照度均匀性可以达到80％以上。第二，所述导光板的设计方法简单、直接、有效。
另外，本领域技术人员还可在本发明精神内作其它变化，当然这些依据本发明精神所作的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围内。

Claims (10)

1.一种导光板的设计方法，包括以下步骤：
提供一导光板，该导光板包括一底面及一与该底面相对的出光面；
建立一与所述出光面形状相同、大小相等且平行于该出光面的照明面，将该照明面分为n×m个照明区域，并相应地将所述导光板底面分为n×m个散射网点分布区域；
在所述导光板底面的散射网点分布区域上分布初始散射网点；以及
通过所述照明面的各个照明区域的光照度分布对所述导光板底面的各个散射网点分布区域的初始散射网点的分布进行至少一次优化处理。
2.如权利要求1所述的导光板的设计方法，其特征在于，所述照明面的各个照明区域在所述导光板底面的正投影分别与所述底面的各个散射网点分布区域重合。
3.如权利要求1所述的导光板的设计方法，其特征在于，所述照明面为一虚拟表面。
4.如权利要求1所述的导光板的设计方法，其特征在于，所述n与m为正整数。
5.如权利要求1所述的导光板的设计方法，其特征在于，所述在导光板底面的散射网点分布区域分布初始散射网点的方法可以为随机分布、均匀分布或按照一定规律分布初始散射网点。
6.如权利要求1所述的导光板的设计方法，其特征在于，所述分布初始散射网点的方法为：先对导光板进行光照模拟，获得照明面的光照度分布，然后再根据该光照度分布在所述导光板底面的散射网点分布区域上分布初始散射网点。
7.如权利要求1所述的导光板的设计方法，其特征在于，所述导光板照明面的光照度分布的通过测量法或计算机模拟法获得。
8.如权利要求1所述的导光板的设计方法，其特征在于，所述对导光板底面的初始散射网点分布进行优化处理的方法具体包括以下步骤：
获得照明面的每一个照明区域的光照度；
通过各个照明区域的光照度计算出所述照明面的光照度的平均值以及
各个照明区域的光照度与该平均值的差值；以及
根据各个照明区域的光照度与该平均值的差值调整所述导光板底面相应的各个散射网点分布区域中的散射网点分布。
9.如权利要求8所述的导光板的设计方法，其特征在于，所述调整散射网点分布包括增加或减少散射网点的数量、改变散射网点的大小，形状和材料、以及调整散射网点位置中的一种或多种。
10.如权利要求1所述的导光板的设计方法，其特征在于，所述导光板的设计方法通过计算机模拟的方法实现。
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